用水弹性方法分析船型对波浪载荷的影响

建立了计算船舶波浪外载荷的水弹性有限元型，将船全梁作为修正的Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁作为修正的受力分析，受用切片理论，避免了由于船全干模态与流体动力不正交引起的弊端。并分析船型对波浪载荷的影响。     

油轮波浪载荷直接计算法探讨

应用引进的规则波中船舶运动及载荷计算程序“ＮＳＲＤＣ”,结合自编的不规则波程序“ＩＲＪＹＪ”,以６５０００ ＤＷＴ油轮为例,对波浪载荷进行了直接计算。并根据以我国沿海台站与随船测量风浪资料建立的设计波高计算式,对波浪载荷长期预报进行了探讨。     

波浪载荷对船舶推进轴系的影响

针对用二维方法分析波浪对推进轴系影响时,只能计算纵向弯曲变形,且精度不高的问题,通过对某散货船进行三维有限元建模,基于PATRAN命令语言(PCL)进行编程,计算作用于船体有限元的波浪压力,并进行自动加载分析.在不同海况下,计算船体变形情况,分析了推进轴系处船体的相对变位及其对轴承负荷的影响.结果表明:在4级及4级以下海况时,波浪对轴线处船体变位影响较小;波浪对轴线处船体变位影响随海况增加而增加,在8级海况以上时,轴线处船体变位最大值超过4 mm,将对推进轴系各轴承负荷造成巨大影响;在航向角为30°时,3个方向的相对变位都有所增加.     

基于水弹性理论的三体船纵向载荷预报

采用三维频域水弹性理论对三体船的纵向载荷进行研究.在考虑片体和上层建筑参与总纵强度条件下,使用有限元法对三体船的模态进行分析.通过对比水弹性理论预报和三体船载荷试验结果,论证了水弹性理论载荷预报方法的可行性,并分析了载荷响应沿船长的分布以及随波长船长比的变化规律.分析可知,船体第11站为此三体船总纵强度评估的危险剖面,而波长船长比为0.9的迎浪工况为典型的强度校核工况.这些结论为后续三体船结构强度评估提供依据.     

波浪载荷下结构尺度差异对导管架平台结构响应的影响

本文以某一导管架平台为分析计算对象,首先根据Morison方程计算组成导管架平台的各不同构件的波浪载荷,然后将其施加到有限元力学模型上。在此基础上计算分析不同构件尺度的导管架平台在波浪环境载荷作用下各构件关键位置的内力,通过对比不同尺度下导管架平台内力变化的趋势,观察不同平台杆件的尺度变化以及部分杆件由于断裂的原因而导致强度支撑作用的缺失对平台结构强度的影响,以此指导平台结构设计中的受力杆件优化设计计算。本文的计算结果表明：所采用的计算方法可以对平台设计和优化等进行有效的计算,本文所提出的方法可为导管架平台在波浪力作用下构件外载荷分析、在这些载荷作用下平台的动力响应特性评估以及平台杆件的结构优化计算提供技术依据。     

集装箱船波浪载荷的研究

通过船舶三维运动程序进行了船舶运动与波浪载荷的初步分析.以一艘5500 TEU集装箱实船为例,通过设置不同航行条件来确定与运动和载荷最大值对应的航向角,得到了单位规则波作用下的运动振幅以及各种航向角下中剖面的受力转换函数和受力转换频谱,得到了主要载荷参数最大值所在位置、数值以及相应的航行条件,最后运用波谱理论进行了长期波浪载荷分析,并与现行规范进行了比较.该结论可用于集装箱船极限载荷分析,也可为船体结构设计提供参考.     

波浪作用下带式舟桥的水弹性分析

研究带式舟桥在波浪作用下的水弹性性能.介绍了预报浮桥动力响应的不同方法及它们与试验比较的结果.在三维水弹性理论的基础上,采用模态叠加法对带式舟桥的有限元模型进行了水弹性分析,并与模型试验结果进行比较.结果表明,采用文中的方法计算分析波浪中浮桥的水弹性响应是可行的.     

船舶水弹性的反对称波激响应

基于Bishop和Price的船舶水弹性理论,推证了船舶反对称波激响应的动力方程。采用Frank精密拟合法对势流的附加质量和阻尼系数进行了理论计算;并应用池田良穗提出的方法对粘性阻尼作了估计。针对一艘集装箱船的反对称动力响应进行了数值计算,结果表明该方法是成功的。     

水深对超大型FPSO水弹性响应的影响

结合三维势流理论和有限水深复合格林函数,计算了浅水超大型浮式生产储油系统(FPSO)水弹性响应.该方法首先实现有限水深复合格林函数及其偏导数的数值算法,将其根植于三维势流理论中,形成了用于浅水海洋浮式结构物三维水弹性分析的方法.本文对一艘浅水超大型FPSO进行了数值计算,计算结果表明,船体的振动效应对不同波浪载荷产生不同的影响.     

船舶在斜浪规则波中的载荷响应分析

为了研究大型船舶在斜浪中的水弹性效应及波浪载荷特征,选取矩形管状和圆形管状的组合梁作为分段模型载荷试验的龙骨梁,并合理设计组合管状龙骨梁,以保证模型垂向弯曲刚度和扭转刚度的纵向分布与实船相似.通过对分段模型在拖曳水池中不同航速、航向和海况下的规则波试验结果分析表明,分段模型能够较好地模拟船体弹性效应.同时,基于三维非线性水弹性理论对船舶在典型工况下的载荷响应进行了数值预测,与试验结果的对比表明,所用数值方法可以准确地计算大型船舶的波浪载荷.     

Artificial Boundary Method for Calculating Ship Wave Resistance

The calculation of wave resistance for a ship moving at constant speed near a free surface is considered. This wave resistance is calculated with a linearized steady potential model. To deal with the unboundedness of the physical domain in the potential flow problem, we introduce one vertical side as an artificial upstream boundary and two vertical sides as the artificial downstream boundaries. On the artificial boundaries, a sequence of high-order global artificial boundary conditions are given. Then the potential flow problem is reduced to a problem defined on a finite computational domain, which is equivalent to a variational problem. The solution of the variational problem by the finite element method gives the numerical approximation of the potential flow around the ship, which was used to calculate the wave resistance. The numerical examples show the accuracy and efficiency of the proposed numerical scheme.     

运用NASTRAN进行波浪载荷作用下船体强度分析

充分利用MSC公司的PATRAN和NASTRAN软件,结合自编程序实现波浪载荷作用下的全船准静态强度分析．船体总不平衡力以及结构的总质量,质心位置,主转动惯量,主惯性轴的方向等参数利用PATRAN和NASTRAN的现有功能可以得到;利用自编程序,计算出波浪载荷下各节点的平衡惯性力,以合适的格式添加进bdf文件,并提交NASTRAN进行全船准静态强度分析．算例表明上述方法可以实现惯性力的计算和施加,从而拓展了NASTRAN软件在船体结构准静态分析中的应用．     

缺陷对连续油管极限承载能力影响分析

针对含有缺陷连续油管作业过程中极易发生卡断或拉断等事故,根据现场使用后的连续油管缺陷情况,把缺陷形状归为方形、球形和椭球形三种缺陷,并开展拉伸内压复合载荷工况下连续油管承载能力的研究。对比分析不同尺寸不同形状下含缺陷连续油管应力分布规律,在此基础上绘制轴向载荷(n=N/N_0)与内压载荷(p=P/P_0)包络线,通过现场数据直接判断连续油管是否在安全工作范围。通过有限元计算结果与API5C5标准计算结果验证有限元法的有效性和精确性。在此基础上开发含缺陷连续油管安全评估软件,获得不同型号不同缺陷形状情况下轴向载荷与内压载荷的包络线,为油田现场连续油管安全施工提供保障。     

斜面结构上冰载荷的模型试验与有限元分析

以冰模型试验数据为参照,对数学模型进行调整和验证．在非线性有限元的分析计算中,应用了接触单元,使数学模型更接近于实际工况,获得了与试验数据相近的计算结果,并由此证明了数学模型的正确性．通过数学模型计算,分析了作用于斜面结构物上冰荷载的组成成分,深入解释了冰与斜面结构物作用的机制．模型试验与数学分析相结合,为更深入地研究以数学方法确定冰荷载作出了有益的尝试．     

标志牌杆在风载作用下的有限元分析

某市政改造工程中计划在现有的公路L型标志牌杆上更换新型标志牌。据此计算分析旧L型标志牌杆是否可以在承载新型标志牌条件下继续使用,以达到降低改造成本的目的。针对改造工程中需要替换标志牌的旧L型标志牌杆,建立了包括面板、悬臂和立柱的几何模型。使用有限元方法进行分析计算了结构的模态、得到了自振频率。计算了结构在自重以及风荷载作用两种工况下的位移、应力响应,并结合规范要求,判别出标志牌杆结构整体的刚度不满足规范要求。因此旧L型标志牌杆必须被替换,同时提出了结构优化意见。     

QTH200渠道衬砌机机架载荷研究

对QTH200渠道衬砌机机架受到的静载荷和动载荷进行分析,确定了最危险工况。对机架进行了受力分析并进行了合理简化,在此基础上建立了机架的有限元模型,并计算出了该机架在受自重载荷、同时承受工作载荷及自重载荷两种工况下的位移场和应力场分布。对结果进行了分析研究,对机架的设计方案提出了改进建议。     

厢式超大型浮体瞬态水弹性响应有限元分析

建立了分析任意动力外荷载作用下超大型浮体瞬态弹性响应的时域有限元方法,并通过已有的试验数据对该方法进行了验证.对浮式跑道在飞机着陆期间的瞬态行为进行了数值仿真分析,其中,飞机在着陆期间产生的外力、飞机的位置以及速度时间历程均采用波音747-400大型喷气式客机的数据进行模拟.计算结果表明:飞机着陆早期其滑行速度超过跑道弹性变形波速,而随着飞机减速直至完全停止后,弹性变形波才超过飞机并与停止的飞机碰撞而使部分弹性波被反射.     

有限振幅波对复合圆柱绕射波浪力的实用算法

提出了有限振幅波对复合圆柱绕射波浪力（矩）的一种实用计算方法．在Ｓｔｏｋｅｓｎ阶绕射波速度势已定条件下，用此法可对ｎ＋１阶水波所致波浪载荷进行积分形式的工程估算．实算中对慢收敛的无限自由表面积分可采用数学上的渐近方法化简运算；对直立圆柱第２阶波浪力的实算结果与有关实验数据吻合良好．     

材料非线性对活塞热负荷的影响分析

为了提高活塞热负荷计算精度,应用有限元分析软件ANSYS对活塞进行了计算仿真,分析了导热系数、弹性模量和线膨胀系数等材料参数的非线性特性对活塞热负荷的影响。